低溫甲醇洗裝置擴產(chǎn)改造總結

.第38卷第2期化肥工業(yè)2011年4月低溫甲醇洗裝置擴產(chǎn)改造總結張正軍(云南解化清潔能源開(kāi)發(fā)有限公司解化化工分公司開(kāi)遠661600)摘要通過(guò)對低溫甲醇洗裝置各 系統的潛能分析制定出低溫甲醇洗裝置的改造方案。分析了低溫甲醇洗裝置投運中出現的問(wèn)題,提出相應的改進(jìn)措施。改造后,低溫甲醇洗裝置產(chǎn)能提高,有較好的節能減排效果。關(guān)鍵詞低溫甲醇洗擴產(chǎn)改造Sum-Up of Revamp for Capacity Increase of Low-TemperatureMethanol Wash UnitZhang Zhengjun( Yunnan Jiehua Chemical Group Co., Ltd. of Yunnan Jiehua CleanEnergy Development Co, Ltd. Kaiyuan 661600)Abstract Through an analysis of the proficiency of the various systems of a low-temperaturemethanol wash unit a revamp plan is worked out. An analysis is made of the problems revealed in theoperation and relevant improvement measures are proposed. After renovation, the capacity of the unitis enlarged, with good energy-saving and discharge -decrease results.Keywords low-temperature methanol wash capacity increase revamp云南解化清潔能源開(kāi)發(fā)有限公司解化化工分備、材料均從德國魯奇公司引進(jìn),國內負責完成公司以碎煤為原料,采用魯奇純氧加壓氣化制原工程設計。該裝置的作用是將變換氣中的CO,.料氣、魯奇低溫甲醇洗脫硫和脫碳氣體凈化工藝,和H2S、有機硫及石腦油等雜質(zhì)脫除,使入液氮合成氨裝置生產(chǎn)能力為170 kt/a。為保證公司的洗系統的凈化煤氣中含CO2和總硫的體積分數持續健康發(fā)展，于2003年提出合成氨原料氣路線(xiàn)分別≤10x10 °和≤0.1 x10-%。低溫甲醇洗裝改造方案,將合成氨生產(chǎn)能力提至300 kt/a, 淘汰置于1999年1月化工投料試車(chē)成功并投入正常了生產(chǎn)成本較高的焦制氨系統。在對煤制氨系統生產(chǎn),改造前工藝流程見(jiàn)圖1。改造中,低溫甲醇洗裝置的改造是重點(diǎn)和難點(diǎn)。2低溫甲醇洗裝置具有的潛能分析1甲醇洗工藝原理及工藝流程改造前,對低溫甲醇洗裝置具有的潛能進(jìn)行1.1 甲醇洗工藝原理了分析,以確定在原裝置上實(shí)施擴產(chǎn)技術(shù)改造的甲醇吸收CO2和H2S是個(gè)物理吸收過(guò)程,即可行性。利用甲醇溶液對CO2和H2S具有選擇性吸收的2.1煤氣預冷 卻系統潛能分析特性來(lái)脫除粗煤氣中的CO2和H2S,達到氣體凈擴產(chǎn)改造后,由于負荷增加較多,因液氮洗系化的目的。統不改造,新增加的氣氣換熱器將由來(lái)自CO2吸1.2 工藝流程收塔(K-502)的凈化氣與粗煤氣換熱。通過(guò)計該裝置采用2.2 MPa, -40 C低溫甲醇洗算,煤氣預冷卻系統的蒸發(fā)冷卻器和換熱器(W-工藝,選用8塔流程,工藝技術(shù)包和部分關(guān)鍵設501,W-502,W-503和W-504)的換熱面積不足,本文作者的聯(lián)系電話(huà):0873-716389848第38卷第2期化肥工業(yè)2011年4月凈化氣去被氯洗克勞斯氣去界外W-522P-503.2中自O⑤w.sosW-S07F-502P-S0中B.502丹W-S06內K-505-Oh 白山找大氣W-50W-504p日x軟水W-s01 G白W-503x P-503.1復熱心F K-506粗煤氣來(lái)自變換門(mén).5日U.50 UE-s017K-5K-503K-504Y s上B-502B-502及預洗再生部分&品F-500. 分離器Ww.501. 換熱器w-502. 蒸發(fā)器K-501. H2S吸收塔P-501. 甲醇泵w-506. 蒸發(fā)器K-503. 再生塔P-503. 1.半貧甲醇泵K-504. H2S再吸收塔P-504. 溶液泵w-507. 換熱器W-509. 換熱器K-505. 熱再生塔P-507. 精甲泵P-506. 回流泵K-506. 水洗塔F-501. 分離器w-503. 換熱器W-504. 燕發(fā)器K-502. CO2吸收塔P-502. 循環(huán)泵W.505. 蒸發(fā)器W-522. 蒸發(fā)器P-503.2. 主洗甲醇泵P-505. 熱再生泵W-508. 換熱器F-502. 分離器W-510.換熱器W-513/14. 換熱器W-512. 冷凝器P-520. 甲醇水泵B-502. 萃取器圖1改造前低溫 甲醇洗裝置工藝流程影響冷量的回收,因此提出在W-502, W-504及分吸收塔,這-方案從工藝角度考慮較為穩妥。離器(F-501)并聯(lián)增加1臺換熱器,以充分回收裝CO2吸收塔系統( K-502 )原有的操作狀況與置擴產(chǎn)后煤氣帶出的冷量,達到節能降耗的目的。K-501類(lèi)似,溶液循環(huán)量有一-定富 裕。原操作精洗2.2預洗、H2S 吸收及CO2吸收裝置潛能分析段噴淋量148 m'/h, 是設計值212 m'/h的70% ;原預洗和H2S吸收塔( K-501)的溶液負荷有主洗段溶液量114 m'/h, 設計值120 m'/h;總循環(huán)較大裕量:設計主洗段甲醇噴淋量為97.0 m/h,量較設計值少70 m'/h。根據初步估算,改造后精實(shí)際操作為58. 6 m'/h;預洗段甲醇噴淋量設計為洗段噴淋量維持在212 m'/h情況下,總溶液循環(huán)量2.1 m'/h,實(shí)際操作為1.6 m'/h。改造后,雖然氣較原設計需增加120 ~ 150 m/h。按照工藝設備計相負荷增加，但仍可以將溶液噴淋量維持在設計算,采用ADV微分浮閥塔盤(pán),從流體力學(xué)性能方條件下操作。這非常重要,只要脫硫和預洗的溶面考慮完全能滿(mǎn)足擴產(chǎn)改造的要求。液循環(huán)量不超過(guò)原設計值,溶液再生系統(包括通過(guò)對以上現狀的分析,確定采用的具體改H2S濃縮塔熱再生塔等)不必作大的改造,只需造方案為:增加1個(gè)脫硫塔系列,該塔可以通過(guò)改對部分操作參數進(jìn)行優(yōu)化調整即可滿(mǎn)足擴產(chǎn)改造造后全部的變換氣量。改造后,脫硫和預洗過(guò)程的需要。原H2S吸收塔浮閥塔盤(pán)的設計流體力學(xué)在1臺塔內完成,溶液循環(huán)量維持在原設計水平。是按正常操作負荷計算的,富裕量不大,據設備數原有的H2S吸收塔( K-501 )經(jīng)內件改造后用作新?lián)?其設計最大負荷為105% ,泛點(diǎn)系數85%。增變換氣負荷的脫碳塔,同時(shí)增加溶液循環(huán)泵和對于該系統的改造,提出兩種方案:①對塔內甲醇循環(huán)冷卻器為該系統補充冷量。凈化后CO2件進(jìn)行改造,即采用國內近年來(lái)研發(fā)的高效塔盤(pán)，指標控制在1% (體積分數)左右,這部分脫碳氣如ADV微分浮閥塔盤(pán).CTST立體傳質(zhì)塔盤(pán)等,可不進(jìn)人原液氮洗系統,而是送人新建的變壓吸附顯著(zhù)改善塔的流通能力和傳質(zhì)效率。按照對塔內(PSA)提氫裝置,這樣就避開(kāi)了對液氮洗這一較復件改造進(jìn)行的針對性核算，若采用新型的ADV微雜系統的改造。分浮閥塔盤(pán),從流體力學(xué)性能方面考慮可以滿(mǎn)足2.3溶 液再生系統潛能分析擴產(chǎn)改造后處理變換氣的要求。②增加1臺H2S脫碳溶液再生的CO2閃蒸塔( K-503)的溶液9第38卷第2期化肥工業(yè)2011年4月負荷增加幅度較大,難以適應改造后的要求。因復熱等換熱器面積擴大或新增,并將克勞斯氣分此需增加1臺新的CO2閃蒸塔(K-503R),與K-離器(F-502)冷凝分離出的甲醇液(含有烴類(lèi)等雜503并聯(lián)操作,以保證溶液再生質(zhì)量。質(zhì))單獨排至萃取器( B-502),以保證低溫甲醇洗、2.4脫硫液再生 系統潛能分析克勞斯硫回收裝置的安全穩定操作。原設計該再生系統的富裕量比吸收系統大，(7)預洗再生系統,包括萃取器( B-502)、甲醇最大負荷為120% ~ 150% ,其操作彈性較大,可滿(mǎn)水塔(K-508)等,新增1個(gè)系列。足改造后所增加負荷的要求,不作任何改造。4改造投運后 出現的問(wèn)題及改進(jìn)措施2.5預洗液再生 系統潛能分析由于原料煤種的原因,加壓氣化煤氣中輕組低溫甲醇洗裝置改造結束后,由于當地煤坑.分烴類(lèi)雜質(zhì)較多,帶人甲醇洗系統對操作造成不遷移,煤質(zhì)中硫含量發(fā)生較大變化,粗變換氣中含利影響,因此進(jìn)行改造是非常必要的。將該系統H2S體積分數由原設計指標的0.51%增加至增加1個(gè)系列,為雙系列操作,保證甲醇預洗液再0.80% ,甚至高達1. 00%。通過(guò)一段時(shí)間的生產(chǎn)運生系統的正常操作和預洗甲醇的回收，以達到節行,低溫甲醇洗處理變換氣量最高只能達到能降耗的目的。.97 000 m'/h(標態(tài)),未達到設計指標107 162 m/h2.6水洗塔( K 506)潛能分析(標態(tài),干氣)。為此,與原化工部第二設計院及塔改造后,CO2的排放量有所增加。原設計最內件設計單位(北京清華澤華化學(xué)工程公司)進(jìn)行大氣相負荷為102% ,操作彈性較小。盡管水洗塔了相關(guān)的技術(shù)交流,提出將低溫甲醇洗裝置最大的操作狀況不會(huì )直接影響主物料工藝氣的操作指處理能力提高至115 000 m'/h(標態(tài),干氣)的改標,但會(huì )增加甲醇的損耗。因此塔內件改用高效造思路。同時(shí),塔內件設計單位依據原化工部第傳質(zhì)塔盤(pán)提高開(kāi)孔率,增加通氣量,降低塔系阻二設計院提供的塔內件工藝參數,對H,S吸收塔力降,提高洗滌效果,以減少甲醇損耗。(K-500)、H2S再吸收塔(K-504)、熱再生塔(K-505)進(jìn)行了大量的塔內件模擬試驗。試驗結果表3低溫 甲醇洗裝置的具體改造方案明:通過(guò)對現有塔內件的挖潛改進(jìn),處理能力可3.1低溫 甲醇洗裝置改造后要達到的生產(chǎn)能力達115 000 m'/h( 標態(tài),干氣)的設計指標。.按擴產(chǎn)改造設計方案,裝置經(jīng)過(guò)改造后,處理4.1 氣量分配變換氣量(干氣)將由原設計的64 521 m'/h( 標新增K-500作為H2S吸收塔,處理變換氣量態(tài))提高至107 162 m/h(標態(tài)) ,增幅約66.0%。115 000 m'/h(標態(tài));原H2S吸收塔用作CO2脫3.2具體改造方案碳塔,處理脫硫氣量50 000 m'/h(標態(tài));原CO2(1)原料氣與預冷卻系統并聯(lián)增加1個(gè)系列。吸收塔處理脫硫氣量不變(65000 m/h,標態(tài))。(2)新增1臺HS吸收塔(K-500),主要用于4.2 H2S 吸收塔( K-500)洗滌甲醇量的調整及塔擴產(chǎn)改造后原料氣脫油、脫硫。盤(pán)溢流堰的改進(jìn)(3)擴產(chǎn)改造后,原HS吸收塔( K-501)用作由于原料氣中H,S含量比原設計值偏高,所.新增負荷的CO2脫除,經(jīng)此塔處理后的凈化氣不以H2S吸收塔洗滌甲醇量由原設計的101 m'/h進(jìn)入液氮洗裝置,而是去新增的PSA提氫裝置進(jìn)調整為125 m'/h, 最大量按135 m'/h考慮。行氣體精制。采用北京清華澤華化學(xué)工程公司的塔內件(4)新增1臺CO2閃蒸塔( K-503R),滿(mǎn)足擴專(zhuān)利技術(shù)改進(jìn)塔內部結構,以改善氣液相通道的產(chǎn)后CO2洗滌甲醇再生的需求。不足。即:每層塔盤(pán)上增加鼓泡促進(jìn)器,降低塔(5)原H2S再吸收塔(K-504)、熱再生塔(K-盤(pán)上液層梯度,提高吸收效率,減少霧沫夾帶;預505 )等采用國產(chǎn)ADV高效塔盤(pán)進(jìn)行塔內件改造,洗段每層塔盤(pán)溢流堰上加鋸齒堰,以適應大氣液以提高溶液再生能力,滿(mǎn)足擴產(chǎn)后精甲醇溶液再比工況。生的需要。4.3 H2S再吸收塔( K-504)上段的改進(jìn).(6)熱再生塔塔頂冷凝器、克勞斯氣冷卻器及為了提高H2S再吸收塔(K504)的洗滌吸收5(第38卷第2期化肥工業(yè)2011年4月效率,確保增產(chǎn)改造后的正常生產(chǎn)以及滿(mǎn)足環(huán)保利技術(shù)對熱再生塔(K-505)塔內件進(jìn)行改進(jìn),要求指標,將H2S再吸收塔上段塔徑由φ1 800 mm擴改進(jìn)后通過(guò)的甲醇量為230 m'/h。大至φ2 600 mm,并且將.上段頂部高度增加1.0~4.5溶液循環(huán)泵1.5 m,以增加氣液分離空間,板間距改為重新購置輸液量為145 m'/h的H2S吸收塔450 mm, H2S再吸收塔內件由北京清華澤華化學(xué)工給料泵,將原H2S吸收塔給料泵改為半貧液泵,專(zhuān)程公司設計制造。供H,S再吸收塔頂部再吸收甲醇,以確保CO2主4.4熱再生塔( K-505)塔內件的改進(jìn)洗泵能夠滿(mǎn)足改造后的需求。采用北京清華澤華化學(xué)工程公司的塔內件專(zhuān)改造后低溫甲醇洗裝置工藝流程見(jiàn)圖2。凈化氣占液氨沈克勞斯’(點(diǎn)界區外凈化氣LPSA提氟交熱后到K-506年W-522P-523w-509 $s P-503.2W-513/14ox日K-501品nK-503RP-522 55wsosW-s07。送B-502P.S01中P.502fW.508a-x排大氣。W-502 (| (0)片wsuP-5040軟水2-505用煤氣來(lái)自變換門(mén)w.501, ⑤白W-S03n.50e.s03.| 吃L(fǎng)四口復熱6F K-506U-:500UF.s01K-500K-504La上B-502去B-502/R及預洗雙系列再生部分工P-520F-00.分離器W-501. 換熱器W-502. 蒸發(fā)器K-500. H2S吸收塔P-501. 甲醇泵W-506. 蒸發(fā)器K.503. 再生塔P-503. 1.半貧甲醇泵K-504. H2S再吸收塔P5S04. 溶液泵W-507. 換熱器W509. 換熱器K-50s. 熱再生塔P-507. 精甲泵P-506. 回流泵K-506. 水洗塔F-501. 分離器w-s03. 換熱器W.504. 蒸發(fā)器K-502. CO2吸收塔P-502. 循環(huán)泵W-505.蒸發(fā)器W-522. 蒸發(fā)器P-503.2. 主洗甲醇泵P-503. 半貧液泵P-505 熱再生泵w.508. 換熱器F-502. 分離器W-10.換熱器W513/14. 換熱器W-512.冷凝器 P-520. 甲醇水泵K-503R. 再生塔P-523. 主洗泵K-501. COz吸收塔P-522. 循環(huán)泵W-525.蒸發(fā)器圉2改造后低溫甲醇洗裝置工藝流程5裝置改造后取得的效果與成功經(jīng)驗5.2取得較好的節 能減排效果低溫甲醇洗裝置改造主要針對塔器進(jìn)行,輸5.1實(shí)現裝置增產(chǎn)的目的送物料的機泵立足原有設備,充分發(fā)揮了原裝置通過(guò)以上2次改造,優(yōu)化了工藝設計,提高了機泵的利用率,減少了機泵輸送物料因負荷低需低溫甲醇洗裝置的變換氣處理能力。改造前、后常開(kāi)回流閥而造成的能源浪費;由于將原H2S再吸低溫甲醇洗裝置運行參數見(jiàn)表1。收塔上段直徑由φ1 800 mm擴大至φ2 600 mm,從表1統計數據對照可見(jiàn):低溫甲醇洗裝置提高了對排放氣中H2S的吸收效率,使排放氣中第1次改造后,變換氣處理量由65 204 m'/h(標H,S體積分數由150 x10-°降至40x10-以下,遠態(tài))提高至91 878 m/h(標態(tài)) ,增幅為41.0% ,低于允許排放指標;改造后,噸氨綜合能耗(折標合成氨產(chǎn)量由原來(lái)的21.4 Vh增加至29.2 Vh,煤)由2287 kg降至I 750 kg。因此,此次改造取得增幅為36. 4% ;低溫甲醇洗裝置第2次改造完善較好的節能減排效果。后,變換氣處理量提高至115 378 m)/h( 標態(tài)),5.3淘汰了生產(chǎn)成本較高的焦制氨裝置增幅為76. 9% ,合成氨產(chǎn)量增加至36.7 Vh,增幅低溫甲醇洗裝置改造后,解決了制約煤制氨.為71.5% ,達到了年產(chǎn)300 kt合成氨的生產(chǎn)水平。裝置生產(chǎn)發(fā)展的“瓶領(lǐng)"問(wèn)題,使該裝置合成氨生51第38卷第2期化肥工業(yè)2011年4月表1改造前、后低溫 甲醇洗裝置運行參數改造前第1次改造后第2次改造完善后時(shí)間人低溫甲醇洗氣量/ 合成氨產(chǎn)量/人低溫甲醇洗氣量/合成氨產(chǎn) 量/人低溫甲醉洗氣量/合成氨產(chǎn) 量/(m' .h-' .標態(tài))(t●h-)(m' .h-1 ,標態(tài))(1.h-)(m’.h-1 .標態(tài))(t.h")01:0064 72821.29714930.8113 93036.202:0064 61888 59928.1115 66036.703:0065 82021.692 06629.2114 95836.504:0065 88494 43330.0116 80337.505:0065 60621.591 50429.0114 73006:0066 32621.789 87728.5114 21236.007:0065 18221.490 26828.7116 50837.008:0063 46620.891 124116 223平均65 20491 878115 378注:1)改造前為2006年6月2日01:00-08:00的數據,第1次改造后為2007年11月8日01:0008:00的數據,第2次改造完善后為2008年7月27日01:00-08:00的數據。產(chǎn)能力由170 kt/a提高至300 kU/a, 2008年1月，實(shí)現了低投入高回報。生產(chǎn)成本較高的焦制氨裝置徹底停運。5.4立足國內技術(shù)及 資源,實(shí)現低投入、高回報6結語(yǔ)此次改造是在原設備的基礎上進(jìn)行,依靠國低溫甲醇洗裝置在不到3年的時(shí)間內進(jìn)行了內設計院及塔內件工程公司完成設計,所用材料、2次改造,在裝置產(chǎn)能得到大幅提升的同時(shí),取得設備均由國內生產(chǎn)制造。改造總投資(包括制冷了較好的節能減排效果。等)不到2 500萬(wàn)元,最大限度地挖掘了裝置潛能，(收到修改稿日期201006-17)0000000000000000000.0000000000000..0..四四D力D四(上接第47頁(yè))量和濃度都有所提高。其中,前一周期(按鉑網(wǎng)3.3工藝措施使用周期6個(gè)月計)的產(chǎn)品酸總產(chǎn)量為90 699 t,(1)盡量保證循環(huán)水的清潔并保證其流量,平均質(zhì)量分數為63. 87% ;而后一周期成品酸總用足量的循環(huán)水沖走Cl~并帶來(lái)充足的氧,防止產(chǎn)量為91 683 t,平均質(zhì)量分數為64. 02%。CI~腐蝕。(3)措施實(shí)施后,每年可增產(chǎn)硝酸(折純)(2)利用殼程循環(huán)水排放口對設備進(jìn)行定期1532 t,按質(zhì)量分數98%濃硝酸退稅后價(jià)格排放清洗,盡量減少Cl的聚集,防止腐蝕的發(fā)生。1 750元/1計,則年增效益273.57萬(wàn)元。每年減少非計劃停車(chē)2次,按每次處理低壓反應水.4實(shí)施效果冷器12 h、稀硝酸價(jià)格1 100 元/t計,年減少損第1臺低壓反應水冷器曾經(jīng)歷10次堵管束失30.36萬(wàn)元。低壓反應水冷器的使用壽命由處理,共計堵管218根,設備運行僅4年。新低壓4年延長(cháng)至8年,設備原值為118. 97萬(wàn)元，則平反應水冷器自投用以來(lái)已運行2年,均未見(jiàn)內部均每年可節約14.87萬(wàn)元。以上幾項合計,每年可增加效益318.80萬(wàn)元。腐蝕泄漏。(1)從生產(chǎn)上看,更換新低壓反應水冷器和參考文獻[1] Videmk. The Anodic Behaviour of lron and Sleel in Aqueous采用防護措施后,有效地保證了硝酸裝置滿(mǎn)負荷Solutions with CO2, HCO,"，CO號and C- [C]. NACE安全平穩運行,運行中無(wú)泄漏,提高了氣體冷卻效Houston ,000.率,從而大幅度提高了裝置生產(chǎn)率,保證了產(chǎn)品的[2]林玉珍,楊德鈞. 腐蝕和腐蝕控制原理[ M].北京:中國石化出版社,2007 :130-132.質(zhì)量和產(chǎn)量。[3]張志宇 ,段林峰.化工腐蝕與防護[ M].北京:化學(xué)工業(yè)出版(2)更換新低壓反應水冷器后,氧化氮分離社2,006:37-55.器內稀酸質(zhì)量分數由32%提高至36% ,成品酸產(chǎn)(收稿日期2010-07-16)52